自动对焦技术在舌像采集系统中的应用研究
随着数字图像系统的快速发展、性能的优化,以及相应的图像信息的获取、显示、存储技术的进步,人们对图像质量的要求越来越高,负责摄取图像信息的设备也起着越来越重要的作用。尤其是在医学影像领域里,图像质量直接影响到医疗水平。舌诊是中医四诊中望诊的重要内容,它的客观化研究是中医现代化的重要组成部分。近年来,对舌诊客观化的研究取得了多方面的进展,一系列舌像采集装置也被推出。但由于舌像在采集过程中会受到各种条件的限制,以及舌像本身内部结构的复杂性和舌头个体特征的多样性,导致了采集到的图像质量不够好,严重影响了后续对舌像的分析。这就为图像质量的评价以及自动拍摄聚焦的性能提出了新的要求。自动对焦技术的研究也对进一步提高图像测量精度、测量速度及测量自动化程度、减轻操作人员的劳动强度等方面具有重要的现实意义。
本论文首先总结了前人所做的大量工作,介绍了国内外关于自动对焦技术的发展情况,分析了图像相关的预处理和光学成像系统中数字图像清晰的机理,然后针对自动对焦的三个关键模块(对焦窗口选择模块、图像质量评价模块和极点搜索模块)进行了重点分析和研究。三大模块中,对焦窗口选择是指需要对图像的哪些部分做质量评价；图像质量评价主要指通过何种方式来评判图像的质量；极点搜索模块,则是寻求如何快速准确地获取较高质量的图片的方法。
首先,对焦窗口选择方面,本文通过对舌体的独特特性的研究和实验,发现可以利用舌体与舌体周围的RGB值的巨大差异,采取灰度增强函数和GVF Snake模型来选择轮廓作为自动对焦的初始调焦选择窗口,然后根据调焦窗口的上下直径与左右直径的关系,从对中性和水平摄入角两方面来进行镜头运动方向的调整,从而快速找到合适的对焦窗口。
其次,图像质量评价方面,论文研究了图像清晰度评价函数的性质,特别是在聚焦过程中清晰度评价函数的峰值特性做了详细研究。根据舌体像素在HSV格式下,其H值和V值都集中于某一较小范围的特点,从基于十字线的梯度运算力法出发,提出了改进的基于十字线的清晰度评价方法,取得了较客观准确的质量评价。
第三,极点搜索模块,是对焦操作的重点,它直接影响到采集图像的质量和采集速度。本文采用改进的爬山算法,通过N点平均评价值比较定位,并且在对焦过程中镜头接近聚焦位置时减小N值、移动步长的方法,有效克服了由于清晰度函数评价值受到噪声的干扰而进入局部极限区域的缺陷。
最后,对以上各模块的讨论,本文均进行了实验验证,并设计了舌像采集系统。结果表明,上述三个模块都达到预期的效果,该系统也能快速准确地获取所需要的高质量的图像。
图像质量;清晰度评价;自动对焦;中医舌诊;极点搜索;舌像采集系统
广东工业大学
硕士
计算机应用技术
韦玉科
2011
中文
R241.25;TP391.41
67
2011-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）